Graduação em Engenharia Civil

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GEOTECNIA

GEOTECNIA AMBIENTAL

AMBIENTAL

Graduação em Engenharia Civil

Graduação em Engenharia Civil -- UPE

UPE

TIPOS DE CO

TIPOS DE CON

NTAMINAÇÃO

TAMINAÇÃO DA

DA

ÁGUA SUBTERRÂNEA

Prof

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ATIVIDADES HUMANAS CAUSADORAS DE CONTAMINAÇÃO

• Algumas fábricas despejam seus resíduos líquidos no terreno, permitindo que se infiltrem, e levem a poluição ao subsolo

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ATIVIDADES HUMANAS CAUSADORAS DE CONTAMINAÇÃO

• Intrusão marinha (penetração da água salgada no aqüífero.

• Os depósitos de lixo, também podem ser fontes de poluição dos aqüíferos, devido à infiltração do chorume.

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CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE CONTAMINAÇÃO

• CATEGORIACATEGORIA 11 –– FontesFontes queque podempodem introduzirintroduzir substânciassubstâncias nono subsolosubsolo diretamente

diretamente::

- percolação de sub-superfície (tanques sépticos); poços de injeção (resíduos perigosos e não perigosos); aplicações na superfície (águas de irrigação/fertilização, lodo, resíduos perigosos e não perigosos).

•• CATEGORIACATEGORIA 22 –– FontesFontes queque armazenamarmazenam substânciassubstâncias descartesdescartes nãonão

•• CATEGORIACATEGORIA 22 –– FontesFontes queque armazenamarmazenam substânciassubstâncias descartesdescartes nãonão planejadas

planejadas::

- aterros sanitários (resíduos municipais, industriais perigosos e não perigosos); despejos abertos, incluindo ilegais (descarte de lixos domésticos); rejeitos industriais/mineração (pilha de resíduos/tambores, resíduos perigosos e não perigosos); pilhas de materiais diversos (cemitérios, enterro de animais); tanques de armazenamento enterrados.

•

CATEGORIACATEGORIA 33 –– FontesFontes parapara retençãoretenção dede substânciassubstâncias durantedurante transportetransporte ou

ou transmissãotransmissão::

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CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE CONTAMINAÇÃO

• CATEGORIACATEGORIA 44 –– FontesFontes pparaara descargadescarga dede substânciassubstâncias comocomo conseqüênciaconseqüência dede outras

outras atividadesatividades planejadasplanejadas::

- práticas agrícolas; operações de alimentações de animais; aplicação de sal para degelo; escoamento superficial urbano.

••

CATEGORIACATEGORIA 55 –– FontesFontes queque introduzemintroduzem contaminaçãocontaminação pelapela alteraçãoalteração dede fluxo

fluxo naturalnatural::

- poços de produção (petróleo e gás, suprimento de água); outros poços (monitoramento, furos de sondagem); escavações para construções civis.

•

CATEGORIACATEGORIA 66 –– FontesFontes naturaisnaturais comcom descargasdescargas afetadasafetadas pelapela atividadeatividade humana

humana::

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FATORES QUE INFLUENCIAM A CONTAMINAÇÃO

a) Tipo de aqüífero

Os aqüíferos freáticos são mais vulneráveis do que os confinados ou semiconfinados. Aqüíferos porosos são mais resistentes dos que os fissurais, e entre estes os mais vulneráveis são os cársticos.

b) Profundidade do nível estático: (espessura da zona de aeração)

Como esta zona atua como um reator físico-químico, sua espessura tem papel importante. Espessuras maiores permitirão maior tempo de filtragem, além do que aumentarão o tempo de exposição do poluente aos agentes oxidantes e adsorventes presentes na zona de aeração.

c) Permeabilidade da zona de aeração e do aqüífero

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FATORES QUE INFLUENCIAM A CONTAMINAÇÃO

d) Teor de matéria orgânica existente sobre o solo

A matéria orgânica tem grande capacidade de adsorver uma gama variada de metais pesados e moléculas orgânicas.

- Estudos no Estado do Paraná (técnica do plantio direto):

O aumento do teor de matéria orgânica no solo tem sido responsável por uma grande diminuição do impacto ambiental da agricultura. Têm diminuído a quantidade de nitrato e sedimentos carregados para os cursos d’água.

e) Óxidos e minerais de argila existentes no solo

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CONTAMINANTE

DEFINIÇÃO

“Todo

“Todo materialmaterial queque poderápoderá explodir,explodir, incendiar,incendiar, serser corrosivo,corrosivo, possuirpossuir toxidadetoxidade ouou outrasoutras características

características queque possampossam comprometercomprometer oo meiomeio ambiente”ambiente”..

CLASSIFICAÇÃO

CLASSIFICAÇÃO (por

(por origem)

origem)

i)

i) IndustrialIndustrial:: benzeno,benzeno, tolueno,tolueno, xilenos,xilenos, metaismetais pesados,pesados, acetonaacetona.. ii)

ii) MilitarMilitar:: idemidem aoao industrial,industrial, explosivosexplosivos ee combustíveiscombustíveis especiaisespeciais.. iii)

iii) DomésticoDoméstico:: pesticidas,pesticidas, materiaismateriais dede pinturapintura (solventes,(solventes, tintas),tintas), metaismetais.. iv)

iv) AgriculturaAgricultura:: pesticidas,pesticidas, herbicidasherbicidas..

FASES

• Líquida e gasosa: derivados de petróleo (óleo, gasolina, querosene); solventes industriais (benzeno, tolueno, acetona); pesticidas.

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CONTAMINANTE

Compostos

Compostos Orgânicos

Orgânicos NAPLs

NAPLs

(Non(Non--AqueousAqueous PhasePhase Liquids)Liquids)

-- ImiscíveisImiscíveis comcom aa águaágua;; -- ElevadoElevado graugrau dede toxidadetoxidade;;

-- PotencialPotencial dede mmigraçãoigração nana fasefase gasosa,gasosa, dissolvidadissolvida ee comocomo fasefase iimiscívelmiscível..

• Variação dos caminhos de migração, mobilidade e persistência desses compostos no subsolo

- natureza química de cada espécie - diversidade geológica de cada sítio

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CONTAMINAÇÃO POR ORGÂNICOS

IMPORTÂNCIA

Vários compostos naturais ou artificiais são carcinogênicos, alguns

deles são comprovadamente cancerígenos;

Vários compostos apresentam riscos de explosão e incêndio;

O limite de potabilidade em água para estes compostos é geralmente

muito baixo (da ordem de partes por bilhão);

-

Ex: 5 ppB de Cloretano: máximo que pode haver na água (consumo)

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COMPOSTOS ORGÂNICOS

EXEMPLOS:

hidrocarbonetos de petróleo (BTEX): benzeno, tolueno, xileno

Solventes clorados

Defensivos agrícolas

PAHs – hidrocarbonetos poliaromáticos

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Hidrocarbonetos

Generalidades

Compostos formados por cadeias de hidrogênio e

carbono.

Base energética mundial.

Gasolina: formada por mais de 200 componentes => BTEX

Vazamentos: 1/3 dos postos apresentam problemas de

vazamentos.

Brasil: cerca de 30.000 postos.

Região Metropolitana do Recife: grande concentração de

postos.

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CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS POR:

NAPLs = Non-Aqueous Phase Liquids

(Flúidos Orgânicos Imiscíveis com Água)

1. LNAPLs (mais leves que água):

- Líquidos orgânicos pouco solúveis, imiscíveis à água, que tendem

a flutuar sobre o nível d’água quando ocorre por exemplo um

Exemplos Densidade (g/cm3) Solubilidade (mg/L)

Benzeno 0,87 1780

Tolueno 0,86 515

o-Xileno 0,88 175

a flutuar sobre o nível d’água quando ocorre por exemplo um

derramamento;

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CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS POR:

NAPLs = Non-Aqueous Phase Liquids

(Flúidos Orgânicos Imiscíveis com Água)

2. DNAPLs (mais pesados que água):

- Líquidos orgânicos pouco solúveis, imiscíveis à água, que podem

migrar

até

o

fundo

de

um

aqüífero

quando

ocorre

um

derramamento;

Exemplos Densidade (g/cm3) Solubilidade (mg/L)

1,2 DCE 1,26 8690

1,2 DCP 1,16 2700

1,2,3 TCP 1,38 1900

Clorofórmio 1,49 8200

derramamento;

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DISTRIBUIÇÃO DE NAPLs EM AMBIENTE SUBTERRÂNEO

Poluente LNAPL

DNAPL

Zona não saturada

Zona saturada

Zona

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DISTRIBUIÇÃO DE NAPLs EM AMBIENTE SUBTERRÂNEO

FASES

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TANQUE PAVIMENTO URBANO CAMADA ATERRO COMPACTADO ZONA Fase condensada

Fases da Contaminação

LNAPLs (mais leves que água):

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Massa do Contaminante

FASE SÓLIDA SORÇÃO

VAZIOS

FASE RESIDUAL

FASE LIVRE

FASE DISSOLVIDA

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MECANISMOS DE PARTI

MECANISMOS DE PARTIÇÃO

ÇÃO

- Os mecanismos de partição mais comuns da fase livre são a

Dissolução, Volatilização, Adsorção e Biodegradação;

- Esses mecanismos são controlados pelas propriedades

físico-químicas de cada composto orgânico, como solubilidade, K

_ow

, pressão

químicas de cada composto orgânico, como solubilidade, K

_ow

, pressão

de vapor e constante de Henry.

Transferência de Fase Mecanismo Estimativa

Água (dissolvida) - gás Volatilização Constante de Henry

NAPL (imiscível) - gás Volatilização Lei de Raoult (pv)

NAPL (imiscível) - água (dissolvida) Dissolução Lei de Raoult (Sw)

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PROPRIEDADE CONSEQUÊNCIAS

Na zona não saturada, os compostos podem se volatilizar facilmente para a atmosfera.

Quando atingem a zona saturada, a volatilização diminui bastante.

A alta densidade dos compostos (1,2 a 1,7 g/cm3) em relação à da água, faz com que o líquido possa penetrar abaixo do nível freático.

Há a formação de uma fase livre (piscinas) sobre lentes de materiais pouco permeáveis

eventualmente existentes.

Permite o rápido movimento descendente do composto no subsolo.

A mobilidade do composto no subsolo aumenta com o aumento da relação entre a sua

densidade e a viscosidade.

Permite que o composto possa entrar facilmente em pequenas fraturas e vazios, aumentando

a profundidade de contaminação. Alta Volatilidade

Alta Densidade

Baixa Viscosidade

Baixa Tensão Superficial _{a profundidade de contaminação.}

Também contribui para a baixa capacidade de retenção dos compostos pelos solos.

Quando uma quantidade significativa do composto atinge o subsolo, o líquido pode migrar

como uma fase livre de DNAPL, acumulando-se ao longo de lentes ou camadas de materiais

menos permeáveis.

Longo prazo necessário à completa transferência da fase pura para a fase dissolvida.

Quando o composto atinge o nível freático, as concentrações na água são muito maiores que

Os compostos pouco interagem com os solos e rochas, não retardando significativamente a

sua migração.

A baixa taxa de degradação natural, faz com que o tempo de permanência do composto no

aqüífero possa ser muito grande. Baixa Tensão Superficial

Baixa Degradabilidade Baixa Solubilidade

Alta Solubilidade

os limites de potabilidade da água.

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MECANISMOS DE PARTI

MECANISMOS DE PARTIÇÃO

ÇÃO

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